Взаимосвязь антропометрических показателей и силы дыхательных мышц при хронической сердечной недостаточности

Среди сердечно-сосудистой патологии ХСН остается одной из ведущих проблем кардиологии, которая носит глобальный характер, затрагивая значительную часть взрослого населения во всем мире [1][2]. Известно, что ХСН приводит к патоморфологическим изменениям в скелетных мышцах, в основе которых лежат нарушения метаболизма и кровоснабжения мышечных волокон, сопровождающихся снижением содержания мышечной массы, увеличением количества жировой и соединительной ткани [3][4]. При тяжелой ХСН вследствие нарастающей одышки ДМ испытывают значительную перегрузку, сопровождающуюся снижением их функционального состояния с развитием утомления и слабости [5]. Изучение функционального состояния ДМ при начальной и клинически выраженной стадиях ХСН с сохраненной фракцией выброса практически не проводилось, а также не исследовалась возможная взаимосвязь силы ДМ при ХСН с сохраненной фракцией выброса левого желудочка и параметрами, определяющими индивидуальное физическое развитие пациентов с ХСН.

Развитие скелетной мускулатуры, ее функциональное состояние и индивидуальное физическое развитие в значительной степени определяется соматотипом. Соматотип представляет собой наиболее доступную изучению составляющую конституции, генетически детерминированную и относительно устойчивую в онтогенезе [6]. В основе определения соматотипа лежит оценка степени развития жировой ткани (эндоморфия), скелета и мышц (мезоморфия) и вытянутости тела (эктоморфия) [7]. Имеется предрасположенность к развитию соматической патологии при наличии того или иного соматотипа [8].

Цель исследования определить по данным антропометрии, калиперометрии и динамометрии параметры, определяющие индивидуальное физическое развитие и соматотипы, а также выявить их взаимосвязь с силой ДМ при начальной и клинически выраженной стадиях ХСН с сохраненной фракцией выброса левого желудочка.

Материалы и методы

Исследование получило одобрение локального этического комитета ФГБОУ ВО «Оренбургский государственный медицинский университет» Минздрава России (протокол № 281 от 30.09.2021 г.).

В одномоментном сравнительном исследовании согласно критериям включения было обследовано 58 пациентов обоего пола в возрасте от 45 до 72 лет, которые были разделены на 2 группы: основную и группу сравнения. Основную группу составили 30 пациентов с ХСН с сохраненной фракцией выброса с начальной стадией (ХСН I, 13 пациентов) и клинически выраженной стадией (ХСН IIА, 17 пациентов). Причинами ХСН в основной группе были артериальная гипертония и ишемическая болезнь сердца. Группу сравнения составили 28 пациентов без ХСН.

Критериями включения были согласие пациента на участие в исследовании; мужской и женский пол; средний и пожилой возраст (45–74 года). Критерии исключения включали: отказ от участия в исследовании; острые формы ишемической болезни сердца; сложные нарушения ритма и проводимости сердца; нарушение мозгового кровообращения в анамнезе; острые и хронические заболевания органов дыхания; сахарный диабет; ожирение 3-й степени (индекс массы тела > 40 кг/м²); наличие выраженных деформаций грудной клетки; прием препаратов, замедляющих нервно-мышечную проводимость.

ХСН оценивалась на основании критериев и классификаций, изложенных в клинических рекомендациях Российского кардиологического общества (2020). Диагностика артериальной гипертонии и ишемической болезни сердца осуществлялась на основании рекомендаций Российского кардиологического общества (2020). Эхокардиография проводилась в покое в соответствии с рекомендациями Американской ассоциации эхокардиографии и Европейской ассоциации сердечно-сосудистой визуализации. Параметры оценивались в М- и В-режимах с применением допплерографии на аппарате Philips EpiQ 7 (Нидерланды). Фракция выброса левого желудочка определялась по Simpson. Тест 6-минутной ходьбы проводился на ровной поверхности с подсчетом дистанции в метрах, пройденной пациентом за 6 минут без вынужденных остановок. N-терминальный фрагмент натрийуретического мозгового пропептида определялся в сыворотке крови методом иммуноферментного анализа («Вектор-Бест»).

Антропометрические измерения проводились по стандартной методике В.В. Бунака [9]. Изучали следующие морфометрические параметры пациентов: длина и масса тела с расчетом индекса массы тела, окружность шеи, окружность грудной клетки в покое, окружность грудной клетки на вдохе и выдохе, окружность живота, талии и бедер, окружность плеча, окружность и диаметр дистального эпифиза плеча, окружность средней трети бедра, окружность и диаметр дистального эпифиза бедра, окружность голени. Толщина подкожного жирового слоя определялась с помощью ручного калипера с измерением кожных складок в III межреберье по окологрудинной линии; на середине задней поверхности плеча; под нижним углом лопатки; на боку между подвздошной костью и нижним краем грудной клетки; на заднелатеральной поверхности верхней части голени. С помощью кистевого динамометра ДК-50 (Нижнетагильский медико-инструментальный завод, Россия) определялась сила мышц кисти и предплечья в деканьютонах (даН). На основании полученных показателей антропометрии у каждого пациента определяли соматотип по Хит-Картеру с использованием рекомендованных формул [10] с выделением эндоморфного, мезоморфного и эктоморфного типов. Эндоморфный тип был выявлен на основании измерения кожных складок, показавших преимущественное развитие жировой ткани. Для определения мезоморфного типа учитывались морфометрические параметры конечностей. При подсчете формулы для эктоморфного типа учитывалось росто-весовое соотношение.

Сила ДМ определялась на основании рекомендаций, разработанных совместно Американским торакальным и Европейским респираторным обществами (ATS/ERS, 2002). В положении сидя проводилось троекратное измерение MIP и MEP, создаваемого на уровне полости рта, на аппарате MicroRPM (CareFusion, Великобритания). Временной интервал между попытками составлял не менее 1 минуты.

Статистическая обработка осуществлялась в пакете прикладных программ «Statistica 10.0» (Statsoft Inc., США). Данные представлены в виде медианы, верхнего и нижнего квартилей (Me (Q1; Q3)). Проверку соответствия закону нормального распределения изучаемых параметров проводили с помощью критериев Шапиро – Уилка и Колмогорова – Смирнова. Поскольку распределение в группах было отличным от нормального, сравнительный анализ групп проводился с помощью непараметрических методов (критерий Манна – Уитни). Для сравнения частоты явления в исследуемых группах использовался χ² Пирсона. Корреляционный анализ проводился с использованием критерия ранговой корреляции Спирмена. Показатели считались достоверными при p < 0,05. Для оценки взаимосвязи между изучаемыми признаками использовался однофакторный анализ.

Результаты исследования

Клиническая характеристика больных в исследуемых группах представлена в таблице 1.

Группы были рандомизированы по возрасту и гендерному составу – в обеих группах преобладали мужчины. Все пациенты с ХСН имели артериальную гипертонию, у 15 была диагностирована ишемическая болезнь сердца, из них 13 перенесли инфаркт миокарда. В группе сравнения у 21 пациента была гипертоническая болезнь I стадии, артериальная гипертония 1-й степени, но ни у одного – ишемической болезни сердца и перенесенного инфаркта миокарда. Наблюдались различия между группами по величине фракции выброса левого желудочка, которая была ниже на 20% у пациентов с ХСН, и в результатах теста с 6-минутной ходьбой. Проведенный тест с 6-минутной ходьбой показал, что 22 пациента из основной группы имели I ФК, 3 – II ФК и 5 – III ФК.

При сравнении показателей антропометрии, калиперометрии и динамометрии в обследованных группах были выявлены достоверные различия в показателях окружности живота, талии, бедер и диаметре дистального эпифиза плеча (табл. 2).

Измерение подкожно-жировой клетчатки выявило более высокие показатели в основной группе с достоверными различиями между группами в показателях распределения подкожно-жировой клетчатки на боку, в III межреберье и под нижним углом лопатки.

При определении соматотипов было выявлено, что по мере утяжеления ХСН эндоморфный соматотип встречался в большем проценте случаев: при ХСН I стадии – у 66,7%, при ХСН IIА стадии – у 88,2% пациентов (χ² = 3,88; р = 0,049) (табл. 3). Также достоверно чаще встречался эндоморфный соматотип в группе пациентов с ХСН по сравнению с пациентами без ХСН (χ² = 4,0; р = 0,046) и у пациентов с ХСН IIA по сравнению с пациентами без ХСН (χ² = 4,77; р = 0,029). Помимо эндоморфного соматотипа в 33,3% случаев у пациентов с ХСН I стадии и в 11,8% случаев у пациентов с ХСН IIA стадии наблюдался мезоморфный соматотип. В группе пациентов без ХСН у 57,1% диагностирован эндоморфный соматотип и в 42,9% случаев – мезоморфный соматотип. Эктоморфный соматотип не был диагностирован ни у одного пациента.

Показатели силы ДМ в обследованных группах достоверно не различались (p > 0,05). В обеих группах примерно равное количество пациентов не достигло должных значений MIP: 53,3% в основной группе и 50% – в группе сравнения. Не достигли должных значений MEP 43% пациентов в группе с ХСН и 57,1% – в группе без ХСН. При этом в 36,7% случаев снижение силы инспираторных мышц сочеталось со снижением силы экспираторных мышц в основной группе и только в 17,8% – в группе сравнения (χ² = 2,56; р = 0,1).

Анализ показателей антропометрии выявил различия у пациентов со слабостью ДМ. У пациентов с ХСН со слабостью инспираторных мышц по сравнению с пациентами со слабостью без ХСН наблюдались большие значения окружности грудной клетки в покое на 9,5% (р = 0,048), на вдохе – на 8,6% (р = 0,039), на выдохе – на 9,4% (р = 0,041), окружности живота – на 14,1% (0,004) и плеча – на 7,5% (р = 0,01) при одинаковой распространенности соматотипов в группах обследованных. У больных с ХСН со слабостью инспираторных мышц эндоморфный соматотип наблюдался в 70,6% случаев, мезоморфный соматотип – в 29,4%. У пациентов без ХСН соответственно – в 71,5 и 28,5% случаев (χ² = 0,003; р = 0,96). Сравнение антропометрических показателей у больных ХСН со слабостью инспираторных мышц и сохраненной силой инспираторных мышц не выявило различий. Однако пациенты с ХСН и слабостью инспираторных мышц имели более высокий ФК ХСН (χ² = 5,735; р = 0,017) и уровень N-терминального фрагмента натрийуретического мозгового пропептида, составляющий 322,7 [ 143,7; 592,0] пг/мл, что более чем в 2,4 раза превышал уровень N-терминального фрагмента натрийуретического мозгового пропептида в группе пациентов с ХСН без слабости инспираторных мышц – 134,7 [ 130,5; 149,4] пг/мл (р = 0,05).

Для сравнения влияния тяжести ХСН по ФК на величину MIP был выполнен однофакторный дисперсионный анализ. Медиана MIP для I ФК ХСН составила 88 [ 70,5; 100,0] мм вод. ст., для II – 89 [ 80,0; 94,25] мм вод. ст., для III – 57 [ 47,0; 72,5] мм вод. ст., и было показано, что имеется статистически значимая разница в MIP как минимум между двумя группами (F = 3,3; p = 0,027).

Аналогичная закономерность отмечалась у пациентов со слабостью экспираторных мышц. У больных с ХСН со слабостью экспираторных мышц антропометрические показатели были выше, чем у пациентов без ХСН со слабостью экспираторных мышц при одинаковой распространенности соматотипов в обследованных группах, которые у больных ХСН были представлены эндоморфным соматотипом в 75% и мезоморфным в 25% случаев, а в группе пациентов без ХСН со слабостью экспираторных мышц – в 68,8% и 31,2% соответственно (χ² = 0,17; р = 0,68). Различия были выявлены по показателям окружности шеи – на 3,8% (р = 0,031), окружности грудной клетки в покое – на 7,9% (р = 0,018), на вдохе – на 7,0% (р = 0,048), окружности живота – на 15,0% (р = 0,001), окружности талии – на 12,2% (р = 0,01), окружности бедра – на 13,7% (р = 0,012). Сравнение антропометрических показателей у пациентов с ХСН со слабостью экспираторных мышц и с сохраненной силой экспираторных мышц не выявило различий, но показало разницу по более высокому уровню N-терминального фрагмента натрийуретического мозгового пропептида у больных ХСН со слабостью экспираторных мышц на 24,8% (р = 0,05), который составил 163,4 [ 140,5; 521,0] пг/мл.

При проведении корреляционного анализа были выявлены связи между показателями MIP и MEP с показателями антропометрии, калиперометрии и динамометрии, различающиеся в обследованных группах. У пациентов группы сравнения была выявлена закономерная тесная связь с антропометрическими показателями, прежде всего теми, которые связаны с работой ДМ – с размерами грудной клетки и живота. Так показатель MIP коррелировал с показателями окружности шеи (r = 0,58; р = 0,011), окружности грудной клетки в покое (r = 0,58; р = 0,002), на вдохе (r = 0,54; р = 0,003) и выдохе (r = 0,54; р = 0,002), окружности живота (r = 0,57; р = 0,001). MEP коррелировал с окружностью грудной клетки на вдохе (r = 0,39; р = 0,038) и окружностью живота (r = 0,42; р = 0,027). У пациентов с ХСН по большинству показателей такая связь утрачивалась прежде всего с MIP и выявлялась с MEP по показателю окружности шеи (r = 0,54; р = 0,013) и окружностью грудной клетки на вдохе (r = 0,43; р = 0,034). В этой группе появлялась связь между показателями силы ДМ – MIP (r = 0,41; р = 0,042) и MEP (r = 0,44; р = 0,031) с толщиной ПЖК в 3-м межреберье по данным калиперометрии. Обращала на себя внимание сильная корреляционная связь между показателями силы ДМ и показателями кистевой динамометрии в обеих группах. У пациентов с ХСН показатель MIP имел коэффициент корреляции r = 0,69 (р = 0,0001) с силой правой кисти, r = 0,69 (р = 0,0001) с силой левой кисти. У пациентов без ХСН, соответственно, r = 0,58 (р = 0,001) и r = 0,49 (р = 0,008). Показатель MEP у больных с ХСН имел связь r = 0,61 (р = 0,001) с силой правой руки и r = 0,68 (р = 0,0002) с силой левой руки, в группе сравнения соответственно – r = 0,67 (р = 0,0001) и r = 0,64 (р = 0,0002).

Обсуждение полученных результатов

Выявленное преобладание эндоморфного соматотипа у пациентов с начальной и клинически выраженной стадиями ХСН с сохраненной фракцией выброса объясняется степенью развития жировой ткани, поскольку несмотря на отсутствие статистически значимых различий в показателях индекса массы тела в основной группе и группе сравнения, в группе пациентов с ХСН наблюдались более высокие значения распределения подкожно-жировой клетчатки. Это согласуется с результатами исследования I-PRESERVE и более поздними публикациями, согласно которым наличие ожирения наиболее характерно для ХСН с сохраненной фракцией выброса в сравнении с ХСН с низкой фракцией выброса левого желудочка [11][12].

Полученные антропометрические данные выявили, что слабость ДМ сочетается с одинаковой распространенностью эндоморфного соматотипа у больных с ХСН и в группе сравнения. Слабость ДМ при ХСН сопровождается более высокими значениями N-терминального фрагмента натрийуретического мозгового пропептида по мере увеличения ФК ХСН, что отчасти подтверждается результатами других исследований [13]. С увеличением ФК ХСН увеличивается тенденция к снижению силы инспираторных мышц. Связь слабости ДМ, в частности диафрагмы, с ограничением физической активности у больных ХСН изучалась в работе K. Yamada, однако данный вопрос требует дальнейшего изучения [14].

В литературе имеются публикации, посвященные изучению изменений инспираторных мышц при ХСН [5]. B.J. Taylor и S.T. Bowen в своей обзорной статье указали, что в ряде исследований были выявлены изменения силы и выносливости ДМ при ХСН, однако часть из них носила экспериментальный характер с изучением только диафрагмы. Вопрос, касающийся силы инспираторных и экспираторных мышц при ХСН, оставался недостаточно изученным. Проведенное исследование показало, что снижение силы инспираторных и экспираторных мышц в два раза чаще встречалось при ХСН, чем в группе сравнения.

Выводы

1. У пациентов с клинически выраженной стадией ХСН с сохраненной фракцией выброса чаще встречался эндоморфный соматотип по сравнению с начальной стадией (χ² = 3,88; р = 0,049).
2. У больных с ХСН с сохраненной фракцией выброса и слабостью дыхательных мышц уровень N-терминального фрагмента натрийуретического мозгового пропептида был выше по сравнению с больными с ХСН с сохраненной фракцией выброса с сохраненной силой как инспираторных (р = 0,05), так и экспираторных мышц (р = 0,05).
3. При увеличении ФК ХСН с сохраненной фракцией выброса возрастает тенденция к снижению силы инспираторных мышц (F = 3,3; p = 0,027).
4. У всех обследованных пациентов была выявлена тесная положительная корреляционная связь между силой дыхательных мышц и результатами кистевой динамометрии. При ХСН с сохраненной фракцией выброса была выявлена положительная связь только между MEP и окружностью шеи, грудной клетки на вдохе, а у пациентов без ХСН параметры антропометрии, связанные с работой дыхательных мышц, коррелировали как с MIP, так и с MEP.

Конфликт интересов: авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источники финансирования: авторы заявляют о финансировании проведенного исследования из собственных средств.